Takafumi Horiuchi

Três projetos de estúdio de design

2019–2020

Visão geral

Durante o mestrado em Design & Engineering do Politecnico di Milano, trabalhei com uma equipe diferente a cada semestre nas disciplinas de estúdio de design. Desenvolvemos propostas integradas de produto, desde a definição do problema e das necessidades dos usuários até o projeto da forma, dos mecanismos, das interações e da fabricação. Esta página apresenta três projetos concluídos entre o inverno de 2019 e o inverno de 2020.

  1. Design de uma máquina de café (inverno de 2019)HUBBLE é um conceito de máquina de café compartilhada projetado em torno das preferências individuais. A proposta inclui uma interface circular, um bico com altura ajustável, uma cabeça de distribuição giratória, mecanismos internos e desenhos de fabricação.
  2. Design de PAPR para soldadores (verão de 2020)VCS-20 é um conceito de respirador purificador de ar motorizado projetado para funcionar com máscaras de soldagem existentes. Ele combina capuz, colete e uma unidade de ventilação apoiada nos ombros, desenvolvidos em um protótipo vestível em escala real.
  3. Design de um dispositivo de triagem de doadores de sangue (inverno de 2020)DELCON Massachusetts é um conceito de triagem sem contato antes da doação de sangue para temperatura, frequência cardíaca, pressão arterial e hemoglobina. Projetamos a carcaça e uma experiência de autoatendimento que abrange identificação por QR, medição e compartilhamento dos resultados pela nuvem.

Design de uma máquina de café (inverno de 2019)

Desafio: café personalizado em uma máquina compartilhada

Em apartamentos compartilhados, espaços de coworking e escritórios, uma única máquina de café atende pessoas de diferentes culturas e preferências. Nossa análise das máquinas de cápsulas existentes identificou limitações de tamanho de xícara, controles pouco claros e sabores determinados pela cápsula. Exigir que as pessoas repetissem configurações detalhadas para cada bebida também tornaria o uso compartilhado trabalhoso.

Desenvolvemos duas personas contrastantes: Maria, do México, que prefere um café grande e suave, e Mert, da Turquia, que prefere um café pequeno e forte. Essas personas orientaram os requisitos de ajuste de aroma, intensidade, temperatura e volume; perfis e receitas salvos; compatibilidade com diferentes tamanhos de xícara e orientações de instalação; e facilidade de reabastecimento e limpeza.

Renderização da máquina de café HUBBLE em uma bancada de escritório compartilhado. Uma cabeça de distribuição acobreada se projeta do corpo preto, com um visor circular e uma xícara visíveis.
O design proposto para HUBBLE reúne corpo preto fosco, cabeça de distribuição acobreada e controle circular em uma forma pensada para espaços compartilhados.

Design: preferências salvas e uma interface circular

HUBBLE foi projetada para reconhecer os usuários por Bluetooth e recuperar suas receitas salvas. No primeiro uso, a pessoa gira o botão circular para escolher aroma, intensidade, temperatura e outras configurações e o pressiona para confirmar. Uma bebida favorita pode receber um nome e ser salva para seleção rápida na próxima vez, enquanto recomendações oferecem uma forma de experimentar outros sabores.

A interface combina um visor circular com um controle giratório que também pode ser pressionado, mantendo o painel frontal simples e mostrando a sequência de configuração e os valores atuais no mesmo lugar. O bico se move verticalmente para se adaptar à xícara, mantendo uma distância adequada tanto de uma xícara pequena de expresso quanto de uma caneca alta.

Demonstração da interface circular com reconhecimento do usuário, seleção de receita, ajustes de aroma, intensidade e temperatura e a sequência de telas projetada até o preparo. Não se trata de um teste de desempenho de preparo em uma máquina física.

Integrar posicionamento, reabastecimento e manutenção

A cabeça de distribuição gira em relação ao corpo, permitindo colocar as xícaras no lado comprido ou no lado curto da bancada. Assim, a máquina se adapta às paredes e aos trajetos de circulação em cozinhas e escritórios compactos. Os reservatórios de água e de grãos saem pela parte superior, enquanto o recipiente de leite e o coletor de resíduos abrem com um toque pela frente, permitindo acesso para reabastecimento e limpeza por mais de uma direção.

Também organizamos o moedor, a bomba, o aquecedor, o mecanismo de preparo e o motor de rotação dentro da carcaça e desenvolvemos o modelo CAD 3D e a estrutura de componentes. O conjunto final de desenhos inclui desenhos de montagem, lista de materiais e desenhos de fabricação das peças individuais.

Desenho de montagem da HUBBLE com vista explodida do corpo, cabeça de distribuição giratória, controle circular e componentes internos numerados, com uma lista de materiais à direita.
Desenho de montagem e lista de materiais da HUBBLE, mostrando a estrutura geral e a relação entre a carcaça e os mecanismos internos.

Resultado: um design integrado desenvolvido por CAD e desenhos técnicos

A proposta final integra requisitos baseados em cenários de uso e personas, a forma do produto, os fluxos da interface circular, componentes móveis, acesso para manutenção, disposição interna, CAD 3D, desenhos de montagem e de peças. Ela aborda o uso compartilhado com uma máquina projetada para lembrar as preferências de cada pessoa.

Product Development Design Studio I, Coffee Machine, Grupo 7. Trabalho conjunto de Carla Ayala, Fabio Monza, Ayse Selin Yagsan, Takafumi Horiuchi e Marco Talpo.

Apresentação final

  1. Capa de HUBBLE Coffee Machine, com uma silhueta desfocada da máquina ao centro sobre fundo escuro.
  2. Divisória de seção do projeto com um detalhe do controle circular acobreado e da cabeça de distribuição da HUBBLE.
  3. Proposta de valor da HUBBLE, com uma renderização do produto e as palavras “Personalize” (personalizar), “Recognize” (reconhecer), “Suggestion” (sugestão) e “Position” (posição).
  4. Divisória da seção de design final, mostrando a cabeça de distribuição da HUBBLE vista de cima em ângulo.
  5. Renderização da proposta de máquina de café HUBBLE em uma bancada de escritório compartilhado.
  6. Três recursos, “Personalize” (personalizar), “Recognize” (reconhecer) e “Position” (posição), ilustrados pela interface circular, pelo reconhecimento do usuário e pela cabeça de distribuição giratória.
  7. Divisória da seção de pesquisa com uma fotografia de cima de uma mesa com várias xícaras.
  8. Comparação entre culturas de café ao redor do mundo, usando um mapa-múndi e diferentes tipos de xícara.
  9. Divisória da seção de espaços compartilhados com uma fotografia de pessoas reunidas ao redor de uma máquina de café.
  10. Fotografias de três ambientes previstos: apartamento compartilhado, espaço de coworking e escritório.
  11. Duas personas contrastantes: Maria, que prefere um café grande e suave, e Mert, que prefere um café pequeno e forte.
  12. Divisória da seção de processo de design com esboços, modelos e detalhes em CAD.
  13. Evolução da forma da máquina de café, dos primeiros esboços até um design com cabeça de distribuição giratória.
  14. Comparação de tamanho e configuração entre a Nespresso Pixie e a HUBBLE.
  15. Renderização final da HUBBLE em uma cozinha compartilhada, servindo café em uma xícara.
  16. Divisória da seção de painel de referências com uma colagem de produtos com acabamentos pretos e acobreados.
  17. Painel de referências da HUBBLE, combinando imagens de instrumentos de precisão, corpos celestes, cobre e superfícies pretas.
  18. Divisória da seção de interação com uma renderização de uma mão usando o visor e o botão circulares.
  19. Interação com o botão circular, mostrando o nome do usuário, a rotação para selecionar uma opção e o pressionamento para confirmar.
  20. Três telas da interface circular para ajustar “Aroma”, “Strength” (intensidade) e “Temperature” (temperatura).
  21. Fluxo da interface circular mostrando a receita salva “Your Americano” e opções de volume e preferências.
  22. Bico com altura ajustável posicionado acima de três xícaras de alturas diferentes, de uma pequena a uma caneca alta.
  23. Diagrama de como a cabeça de distribuição gira para acomodar xícaras no lado comprido ou curto de uma bancada.
  24. Reservatórios de água e de grãos, projetados para serem retirados pela parte superior da máquina.
  25. Recipiente de leite e coletor de borra de café, projetados para abrir com um toque pela frente.
  26. Divisória da seção de componentes internos com uma renderização transparente da carcaça e dos mecanismos.
  27. Disposição interna do moedor, bomba, aquecedor, mecanismo de preparo, motor de rotação e outros componentes.
  28. Duas renderizações finais da máquina de café HUBBLE, mostrando sua carcaça preta e acobreada de frente e em ângulo.
Slides originais da apresentação final, em inglês.

Design de PAPR para soldadores (verão de 2020)

Desafio: proteção respiratória compatível com máscaras de soldagem existentes

Soldadores precisam de proteção respiratória e facial contra fumos e faíscas quentes. Em espaços de trabalho confinados, porém, as camadas de equipamento de proteção podem dificultar a colocação e a retirada e obstruir a visão e os movimentos. O projeto pedia um respirador purificador de ar motorizado (PAPR) leve, que pudesse ser acoplado rapidamente a uma máscara de soldagem existente.

Criamos Antonio, um soldador de 25 anos que trabalha em tempo integral em Milão, como persona do projeto. Os requisitos de design incluíam compatibilidade com diferentes máscaras, formato compacto, conforto, bateria substituível com longa autonomia, pressão positiva, pelo menos duas regulagens de vazão, alarmes visuais e sonoros, filtro combinado e vazão de ar de pelo menos 120 L/min.

Renderização de um soldador usando VCS-20, com máscara de soldagem preta, capuz que cobre o pescoço, colete e unidade de ventilação em C apoiada nos ombros.
O sistema VCS-20 proposto integra um capuz acoplado a uma máscara de soldagem existente, um colete que prende o sistema ao corpo e uma unidade de ventilação apoiada nos ombros.

Design: capuz, colete e unidade PAPR apoiada nos ombros

VCS-20 combina um capuz adaptável, um colete e uma unidade PAPR em C. O capuz une algodão resistente a chamas e tecido elástico e usa seis pontos de fixação com Gecko Tape para se adaptar a diferentes formatos de máscara. Durante uma pausa, é possível levantar apenas a máscara, sem remover todo o sistema.

O colete limita o deslocamento da unidade e se ajusta ao usuário com fechos de contato e tiras. Um conector magnético no pescoço fornece ar ao capuz, enquanto a unidade de ventilação distribui o peso pelos dois ombros. Articulações traseiras e laterais e componentes de silicone foram projetados para acomodar diferentes tamanhos de corpo e movimentos.

Vista explodida do VCS-20 com carcaça, tampa do filtro, filtro combinado, ventilador, articulações, bateria substituível, placa eletrônica, sensor de ar e controle.
Vista explodida do VCS-20, com filtro combinado, ventilador, bateria substituível, placa eletrônica, sensor de ar, controles e alarmes distribuídos ao redor dos ombros.

Projetar controles e respostas para uso com luvas

Um controle de pressionar e girar reúne o acionamento e o ajuste da vazão. As respostas visuais e sonoras propostas indicam a condição do filtro, o estado da bateria e a redução da vazão. Consideramos carcaças moldadas por injeção e peças têxteis cortadas a laser, desenvolvendo as escolhas de materiais, a divisão dos componentes e a abordagem de montagem.

A equipe construiu um protótipo de aparência vestível em escala real para explorar o ajuste ao corpo e o processo de colocação e retirada do sistema.

Vista frontal de uma pessoa usando o colete, o capuz, a máscara de soldagem e a unidade de ventilação apoiada nos ombros do protótipo VCS-20, ao lado de vistas separadas do capuz e da unidade.
Protótipo vestível VCS-20 em escala real usado para explorar a fixação do colete, o ajuste nos ombros e a sequência de colocação do capuz e da máscara de soldagem existente.

Resultado: explorar o ajuste com prototipagem e simular o funcionamento

O projeto reuniu requisitos dos usuários, o sistema de colocação no corpo, disposições externa e interna, materiais, métodos de fabricação e um protótipo vestível em escala real. Desenvolveu o PAPR como parte de um sistema vestível integrado que inclui a máscara e a roupa.

Product Development Studio 2, Grupo 8. Trabalho conjunto de Takafumi Horiuchi, Hou Weihuan, Giulia Stevanoni e Marco Luigi Talpo.

Apresentação final

  1. Capa do projeto de PAPR para soldadores, com o logotipo BLS, a linha de produtos e os nomes dos integrantes da equipe.
  2. Fotografia de soldagem, os desafios de fumos, faíscas, espaços confinados e equipamentos de proteção complexos e os principais setores que usam soldagem.
  3. Pesquisa de mercado comparando respiradores para soldagem disponíveis comercialmente, por configuração e modo de vestir.
  4. Escopo e requisitos de design, incluindo compatibilidade com máscaras de soldagem existentes, formato compacto, conforto, bateria substituível, alarmes e vazão de ar.
  5. Antonio, persona de soldador de 25 anos, busca baixo peso, controles e colocação rápidos, compatibilidade com uma máscara existente e conforto.
  6. Renderização final de um soldador usando VCS-20, que combina capuz, colete e unidade de ventilação apoiada nos ombros.
  7. Visão geral do VCS-20, incluindo opções de cor e localização do sensor de ar.
  8. Simulação de fluxo de ar com partículas poluentes ao redor de um modelo 3D, mostrando o ar se movendo da unidade nos ombros para o capuz.
  9. Construção em camadas, dimensões e materiais do colete, incluindo algodão resistente a chamas, neoprene e náilon.
  10. Detalhes da conexão magnética no pescoço, tubo, placa e rebites.
  11. Algodão resistente a chamas e tecido elástico do capuz, molde e dimensões principais.
  12. Como seis pontos de fixação com Gecko Tape prendem o capuz a máscaras de soldagem existentes de diferentes formatos.
  13. Vista explodida da unidade PAPR em C apoiada nos ombros, com articulações traseiras e laterais e componentes de silicone.
  14. Ações de pressionar e girar do controle multifuncional, alarmes visuais e sonoros e materiais da carcaça.
  15. Vista explodida completa do VCS-20 com carcaça, filtro combinado, ventilador, bateria substituível, placa eletrônica, sensores e outras peças.
  16. Métodos de fabricação propostos: corte a laser para peças têxteis e moldagem por injeção para as peças da carcaça.
  17. Protótipo vestível VCS-20 em escala real, com vista frontal de uma pessoa usando-o e vistas separadas do capuz e da unidade dos ombros.
  18. Fotografias de frente e de costas de duas pessoas usando VCS-20, mostrando o ajuste do protótipo ao corpo.
  19. Demonstração interativa em Unity que usa uma interface móvel e um modelo 3D para controlar o movimento de ar simulado e a vazão.
  20. Conceito publicitário com um soldador usando VCS-20 e a frase “FEEL FREE TO BREATHE” (sinta-se livre para respirar).
Slides originais da apresentação final, em inglês.

Design de um dispositivo de triagem de doadores de sangue (inverno de 2020)

Desafio: triagem sem contato e por autoatendimento antes da doação

A triagem antes da doação inclui verificações de temperatura, frequência cardíaca, pressão arterial e hemoglobina. Durante a pandemia de COVID-19, os equipamentos compartilhados e o contato próximo com a equipe aumentaram as preocupações com higiene e o estresse. Repensamos o processo de medição sob essas duas perspectivas.

A proposta era um terminal de autoatendimento para doadores a partir de 16 anos na América do Norte, destinado a centros de doação, locais móveis e ônibus de coleta de sangue. Os principais requisitos eram medições sem contato e não invasivas, formato portátil e fácil de limpar, medições rápidas, registros sem papel, compartilhamento seguro de dados e uso sobre mesa ou em suporte de piso.

Conceito de triagem pré-doação DELCON Massachusetts, com uma tela grande em uma carcaça branca de mesa e câmeras e luzes na parte superior.
O terminal proposto reúne, na parte superior, uma câmera de visão computacional para imagens da face e do leito ungueal, uma câmera térmica e luzes auxiliares. Uma tela e um alto-falante ficam em uma carcaça arredondada, projetada para facilitar a limpeza.

Conceito: quatro indicadores de triagem com três métodos ópticos

O conceito combina fotopletismografia por imagem (iPPG) para estimar frequência cardíaca e pressão arterial a partir de mudanças na cor da face, termografia para medir a temperatura da superfície facial e imagens de câmera com aprendizado de máquina para estimar a hemoglobina pelo leito ungueal. Selecionamos esses métodos para explorar a medição sem fixar sensores no corpo nem coletar amostras de sangue.

Métodos de medição e premissas de design documentados no projeto. Esses números não são resultados de desempenho validados. As definições e as fontes dos valores ± ainda precisam ser confirmadas.
MediçãoMétodoPremissas de design do projeto
Frequência cardíaca e pressão arterialiPPG facialDistância: 0,5–1 m; iluminância: 1000–4000 lx; tempo de medição: cerca de 60 s. Frequência cardíaca: ±3 bpm; pressão arterial sistólica: ±0,4 mmHg; pressão arterial diastólica: ±0,2 mmHg.
TemperaturaTermografiaDistância: 0,3–1 m; medição em tempo real; ±0,2 °C.
HemoglobinaImagens do leito ungueal e aprendizado de máquinaIluminância: 250–3000 lx; tempo de medição: cerca de 15 s; ±0,92 g/dL.

Do código QR aos resultados compartilhados

No fluxo proposto, o doador lê o código QR recebido no pré-cadastro e apresenta uma unha à câmera superior de visão computacional para estimar a hemoglobina. Depois, fica diante do terminal para que a mesma câmera e a câmera térmica capturem as imagens necessárias à triagem de temperatura, frequência cardíaca e pressão arterial. A tela e o alto-falante orientariam o posicionamento e o progresso, e os resultados seriam acrescentados a um registro na nuvem para análise da equipe.

Fluxo proposto de triagem pré-doação: leitura de QR, imagem do leito ungueal, triagem facial sem contato e compartilhamento dos resultados com a equipe pela nuvem.
Fluxo proposto em um único terminal: identificação por QR, estimativa de hemoglobina pelo leito ungueal, triagem facial sem contato de três indicadores e compartilhamento dos resultados com a equipe pela nuvem.

Adaptar um terminal ao uso sobre mesa ou em suporte de piso

Projetamos o mesmo terminal para ser colocado diretamente sobre uma mesa ou fixado em um suporte de piso próprio, com um mecanismo de pinos que oferece duas alturas. A câmera de visão computacional, a câmera térmica e as luzes auxiliares ficam agrupadas na parte superior, com a tela e o alto-falante na frente. O design permite alimentação por bateria ou cabo.

Os materiais e processos propostos incluem componentes frontais de PC e PET moldados por injeção, carcaça traseira termoformada e usinada, proteção de tela em policarbonato e suporte em aço A500. Desenvolvemos a disposição interna, vistas explodidas, sequência de montagem e abordagem de fabricação e examinamos a estabilidade estrutural do suporte com análise por elementos finitos.

Vista explodida do terminal de triagem pré-doação com carcaças frontal e traseira, tela, câmeras superiores, luzes, alto-falante, placa eletrônica e peças de suporte.
Vista explodida do terminal de triagem, mostrando a relação entre câmeras superiores, tela, placa eletrônica, carcaças frontal e traseira e os componentes que as fixam.

Resultado: um conceito integrado de triagem e fluxo de trabalho da equipe

O conceito final reúne contextos de uso e requisitos, métodos de medição escolhidos, um fluxo com QR e nuvem, carcaças para uso sobre mesa ou em suporte de piso, disposição interna, materiais e métodos de fabricação, vistas explodidas e análise estrutural.

Design Studio, Grupo 11. Trabalho conjunto de Fabio Villano, Bhuvanesh Bari, Takafumi Horiuchi e Joeperdo El Husseini.

Apresentação final

  1. Capa do terminal de triagem pré-doação, com renderização da versão de mesa, nome do projeto e nomes dos integrantes da equipe.
  2. Escopo do projeto e quatro benefícios pretendidos: higiene, redução do estresse, rapidez e distanciamento físico.
  3. Usuários e ambientes previstos: doadores de sangue a partir de 16 anos na América do Norte, equipe médica, centros de doação, locais móveis e ônibus de coleta de sangue.
  4. Conceito do terminal em suporte de piso e principais recursos, incluindo tela, câmeras superiores e luzes auxiliares.
  5. Uso proposto de iPPG facial para estimar frequência cardíaca e pressão arterial, com distância, iluminância, tempo de medição e premissas de design.
  6. Câmera, iluminação e componentes de processamento de imagem propostos para a medição por iPPG.
  7. Uso proposto da termografia para medir a temperatura da superfície facial, com distância, velocidade de medição e premissas de design.
  8. Câmera térmica e componentes auxiliares propostos para a medição de temperatura.
  9. Uso proposto de imagens do leito ungueal e aprendizado de máquina para estimar hemoglobina, com iluminância, tempo de medição e premissas de design.
  10. Configuração proposta para estimar hemoglobina, compartilhando a câmera superior de visão computacional usada para frequência cardíaca e pressão arterial.
  11. Carcaça arredondada, projetada para estabilidade, facilidade de limpeza e portabilidade.
  12. Comparação do mesmo terminal de triagem nas configurações de mesa e de suporte de piso.
  13. Mecanismo de pinos que ajusta o suporte de piso entre duas alturas.
  14. Fluxo proposto: leitura de QR, imagem do leito ungueal, triagem facial sem contato e compartilhamento dos resultados com a equipe.
  15. Materiais das carcaças frontal e traseira, tela e suporte, com processos propostos que incluem moldagem por injeção, termoformagem e usinagem.
  16. Vista explodida do terminal completo e do suporte de piso, com carcaças, tela, componentes internos, coluna e base.
  17. Vista explodida do terminal com carcaças frontal e traseira, tela, câmeras superiores, luzes, alto-falante, placa eletrônica e peças de suporte.
  18. Montagem frontal do terminal e componentes de suporte que fixam cada peça.
  19. Forma, dimensões principais e detalhes de fabricação da carcaça frontal do terminal.
  21. Forma, dimensões principais e detalhes de fabricação da carcaça traseira do terminal.
  22. Análise por elementos finitos do suporte de piso sob carga, com distribuições de deformação e tensão indicadas por cores.
  23. Slide de encerramento com “Thank you” (obrigado) sobre fundo cinza.
Slides originais da apresentação final, em inglês.